クラウドコンピューティング
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クラウドコンピューティングのメタファー：サービスを提供するネットワーク要素のグループは、ユーザーが個別に対処したり管理したりする必要はありません。代わりに、プロバイダーが管理するハードウェアとソフトウェアのスイート全体を、アモルファスクラウドと考えることができます

クラウドコンピューティングは、 ISOによって「スケーラブルで弾力性のある共有可能な物理または仮想リソースのプールへのネットワークアクセスを可能にし、オンデマンドのセルフサービスによるプロビジョニングと管理を可能にするパラダイム」と定義されています。[ 1 ]一般的に「クラウド」と呼ばれています。[ 2 ]

特性

2011年、米国国立標準技術研究所（NIST）はクラウドシステムの5つの「必須特性」を特定しました。[ 3 ]以下はNISTによる正確な定義です。[ 3 ]

  • オンデマンド セルフサービス: 「消費者は、各サービス プロバイダーとの人間によるやり取りを必要とせずに、必要に応じてサーバー時間やネットワーク ストレージなどのコンピューティング機能を一方的に自動的にプロビジョニングできます。」
  • 広範なネットワーク アクセス: 「機能はネットワーク経由で利用可能であり、異種のシン クライアントまたはシック クライアント プラットフォーム (携帯電話、タブレット、ラップトップ、ワークステーションなど) による使用を促進する標準メカニズムを通じてアクセスされます。」
  • リソース プーリング: プロバイダーのコンピューティング リソースは、マルチテナント モデルを使用して複数の消費者にサービスを提供するためにプールされ、消費者の需要に応じてさまざまな物理リソースと仮想リソースが動的に割り当てられ、再割り当てされます。
  • 迅速な弾力性：「機能は、需要に応じて迅速に拡張・縮小するために、弾力的にプロビジョニングおよびリリースすることができ、場合によっては自動的に行われます。消費者にとって、プロビジョニング可能な機能はしばしば無制限に見え、いつでも任意の量で利用できます。」
  • 計測サービス: クラウドシステムは、サービスの種類（ストレージ、処理、帯域幅、アクティブユーザーアカウントなど）に適した抽象化レベルで計測機能を活用することで、リソースの使用を自動的に制御および最適化します。リソースの使用状況を監視、制御、レポートできるため、利用されているサービスのプロバイダーと消費者の両方に透明性が提供されます。

2023年までに、国際標準化機構（ISO）はリストを拡大し、改良しました。[ 4 ]

歴史

クラウドコンピューティングの歴史は1960年代に遡り、タイムシェアリングの初期概念はリモートジョブエントリ（RJE）によって普及しました。この時代には、ユーザーがメインフレーム上で実行するためにオペレーターにジョブを送信する「データセンター」モデルが主流でした。この時期には、タイムシェアリングを通じて大規模なコンピューティングパワーへのアクセスを容易にするとともに、エンドユーザーの効率性を向上させるためにインフラストラクチャ、プラットフォーム、アプリケーションを最適化するための幅広い実験が行われました。[ 5 ]

仮想化サービスの「クラウド」というメタファーは、1994年にGeneral Magic社がTelescript環境内のモバイルエージェントが「移動できる」「場所」の集合体として用いたことに由来します。このメタファーは、General Magic社の通信スペシャリストであるDavid Hoffman氏によるもので、ネットワークと通信分野で長年使用されてきたことに基づいています。[ 6 ]クラウドコンピューティングという表現が広く知られるようになったのは、1996年にコンパック・コンピュータ社が将来のコンピューティングとインターネットに関する事業計画を策定した時です。同社の目標は、 「クラウドコンピューティング対応アプリケーション」で売上を飛躍的に伸ばすことでした。この事業計画では、オンラインの消費者向けファイルストレージが商業的に成功する可能性が高いと予測されていました。その結果、コンパック社はインターネットサービスプロバイダーにサーバーハードウェアを販売することを決定しました。[ 7 ]

2000年代には、2002年にAmazon Web Services（AWS）が設立され、開発者が独自にアプリケーションを構築できるようになり、クラウドコンピューティングの応用が具体化し始めました。2006年には、 Amazon S3として知られるAmazon Simple Storage ServiceとAmazon Elastic Compute Cloud（EC2）がリリースされました。2008年には、NASAがプライベートクラウドとハイブリッドクラウドを展開するための最初のオープンソースソフトウェアを開発しました。[ 8 ] [ 9 ]

その後の10年間で、様々なクラウドサービスが開始されました。2010年にはマイクロソフトがMicrosoft Azureを立ち上げ、Rackspace HostingとNASAはオープンソースのクラウドソフトウェアプロジェクトであるOpenStackを開始しました。IBMは2011年にIBM SmartCloudフレームワークを導入し、Oracleは2012年にOracle Cloudを発表しました。2019年12月には、AmazonがAWSのインフラストラクチャ、サービス、API、ツールを顧客のデータセンター、コロケーションスペース、またはオンプレミス施設に拡張するサービスであるAWS Outpostsを開始しました。[ 10 ] [ 11 ]

価値提案

クラウドコンピューティングは、事前設定されたツール、スケーラブルなリソース、マネージドサービスを提供することで市場投入までの時間を短縮し、ユーザーがインフラの維持管理ではなくコアビジネス価値に集中できるようにします。クラウドプラットフォームは、使用量に応じてコストが変動する運用支出モデルに移行することで、組織や個人が物理インフラへの初期資本支出を削減することを可能にします。また、クラウドプラットフォームは、人工知能、データ分析、機械学習といった、社内で多大な専門知識とインフラ投資が必要となるようなマネージドサービスやツールも提供します。[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

クラウドコンピューティングは効果的なリソース最適化を通じてコスト削減効果をもたらしますが、組織は未使用のリソース、非効率な構成、適切な監視とガバナンスの欠如による隠れたコストといった課題に直面することがよくあります。多くのクラウドプラットフォームは、AWS Cost ExplorerやAzure Cost Managementといったコスト管理ツールを提供しており、FinOpsのようなフレームワークはクラウドにおける財務業務の標準化に活用されています。また、クラウドコンピューティングは、インターネット接続があればどこからでもデータやアプリケーションに安全にアクセスできるようにすることで、コラボレーション、リモートワーク、グローバルなサービス提供を促進します。[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

クラウドプロバイダーは、マネージドストレージやマネージドデータベースなど、コアサービス向けに様々な冗長化オプションを提供していますが、冗長化構成はサービス層によって異なる場合が多くあります。クロスリージョンレプリケーションやフェイルオーバーシステムといった高度な冗長化戦略では、通常、明示的な構成が必要となり、追加コストやライセンス料が発生する場合があります。[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

クラウド環境は共有責任モデルに基づいて運用されており、プロバイダーは通常、インフラストラクチャのセキュリティ、物理ハードウェア、ソフトウェアの更新に責任を負い、顧客はデータの暗号化、アイデンティティとアクセス管理（IAM）、アプリケーションレベルのセキュリティに責任を負います。これらの責任は、クラウドサービスのモデル（IaaS（ Infrastructure as a Service）、 PaaS（ Platform as a Service）、SaaS （ Software as a Service））によって異なります。通常、IaaS環境では顧客の管理権限と責任はより大きくなりますが、PaaSおよびSaaSモデルでは徐々に小さくなり、管理権限と引き換えに利便性やマネージドサービスが提供されることが多くなります。[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

採用と適合性

クラウドコンピューティングを採用するかオンプレミスのインフラストラクチャを維持するかの決定は、スケーラビリティ、コスト構造、レイテンシ要件、規制上の制約、インフラストラクチャのカスタマイズなどの要因によって異なります。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

変動性や予測不能なワークロードを抱える組織、先行投資のための資金が限られている組織、あるいは迅速な拡張性を重視する組織は、クラウド導入のメリットを享受できます。スタートアップ企業、SaaS企業、eコマースプラットフォームは、クラウドインフラの従量課金制運用コスト（OpEx）モデルを好む傾向があります。さらに、グローバルなアクセス性、リモートワークの実現、災害復旧、AI/MLやアナリティクスといった高度なサービスの活用を重視する企業もクラウドに適しています。近年、一部のクラウドプロバイダーは、高性能コンピューティングや低遅延アプリケーションに特化したサービスを提供し始めており、これまでオンプレミス環境に限定されていたユースケースにも対応しています。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

一方、厳格な規制要件、予測可能なワークロード、または深く統合されたレガシーシステムに依存している組織は、クラウドインフラストラクチャが適していないと感じるかもしれません。防衛、政府、または機密性の高いデータを扱う業界などの企業は、より高度な制御とデータ主権のためにオンプレミス環境を好む傾向があります。さらに、高頻度取引（HFT）企業など、超低レイテンシー要件を持つ企業は、カスタムハードウェア（FPGAなど）と取引所への物理的な近接性に依存していますが、最近の進歩にもかかわらず、ほとんどのクラウドプロバイダーはこれを完全に再現することはできません。同様に、Google、Meta、Amazonなどのテクノロジー大手は、規模の経済、予測可能なワークロード、そして最適な効率性のためにハードウェアとネットワークインフラストラクチャをカスタマイズする能力のために、独自のデータセンターを構築しています。しかし、これらの企業は、運用ニーズに合致する特定のワークロードとアプリケーションに対して、クラウドサービスを厳選して利用しています。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

実際には、多くの組織がオンプレミスのインフラストラクチャとクラウドサービスを組み合わせたハイブリッドクラウドアーキテクチャを採用するケースが増えています。このアプローチにより、企業は拡張性、費用対効果、そして制御性のバランスを取り、両方の導入モデルの利点を活用しながら、それぞれの限界を軽減することができます。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]

課題と限界

従来のオンプレミスシステムと比較したクラウドコンピューティングの主な課題の1つは、データのセキュリティとプライバシーの維持です。クラウドユーザーは機密データをサードパーティプロバイダーに委託しますが、サードパーティプロバイダーは不正アクセス、侵害、漏洩からデータを保護するための適切な対策を講じていない可能性があります。また、GDPRやHIPAAなど、データ保護に関する特定の規制や基準を遵守する必要がある場合、クラウドユーザーはコンプライアンスリスクにも直面します。[ 19 ]

クラウドコンピューティングのもう一つの課題は、可視性と制御性の低下です。クラウドユーザーは、プロバイダーがクラウドリソースをどのように管理、構成、最適化しているかについて、十分に把握していない可能性があります。また、特定のニーズや好みに合わせてクラウドサービスをカスタマイズまたは変更する能力も限られています。[ 19 ]特に現代のシステムの規模、複雑さ、意図的な不透明性を考えると、すべての技術を完全に理解することは不可能かもしれません。しかし、複雑な技術とその相互接続性を理解して、それらの中で力と主体性を持つ必要があります。[ 20 ]クラウドコンピューティングは、何か実体的で神秘的な雰囲気を放っているため、クラウドの比喩は問題があると見なされることがあります。クラウドコンピューティングは、それが何であるか、どのように機能するかを正確に理解することなく体験されるものです。[ 21 ]

さらに、クラウド移行は大きな課題です。このプロセスには、データ、アプリケーション、またはワークロードをあるクラウド環境から別のクラウド環境へ、あるいはオンプレミスのインフラストラクチャからクラウドへ移行することが含まれます。クラウド移行は複雑で、時間と費用がかかる可能性があり、特に異なるクラウドプラットフォームやアーキテクチャ間の互換性の問題がある場合はなおさらです。綿密に計画・実行されなければ、クラウド移行はダウンタイム、パフォーマンスの低下、さらにはデータ損失につながる可能性があります。[ 22 ]

クラウド移行の課題

フレクセラによる2024年クラウドの現状レポートによると、回答者の約50%が、ワークロードをパブリッククラウドに移行する際に、以下の主要な課題を挙げています。[ 23 ]

  1. 「アプリケーションの依存関係を理解する」
  2. 「オンプレミスとクラウドのコストを比較する」
  3. 「技術的な実現可能性の評価」

実装上の課題

クラウドでホストされるアプリケーションは、分散コンピューティングの誤解の影響を受けやすく、一連の誤解がソフトウェアの開発と展開において重大な問題を引き起こす可能性があります。[ 24 ]

クラウドコストの超過

ガートナーのレポートによると、200人のITリーダーを対象とした調査で、2023年に組織のクラウド支出で予算超過を経験したITリーダーは69%に上りました。一方、予算内に収まった組織のITリーダーの31%は、正確な予測と予算編成、支出の積極的な監視、効果的な最適化が成功の要因であると考えています。[ 25 ]

Flexera社の2024年クラウド状況レポートでは、クラウドにおける最大の課題としてクラウド支出の管理が挙げられ、次いでセキュリティ上の懸念と専門知識の不足が挙げられています。パブリッククラウドの支出は予算額を平均15%上回っています。また、回答者の60%がコスト削減をクラウドの最重要施策としています。さらに、65%がクラウドの進捗をコスト削減によって測り、42%が市場投入までの時間の短縮を優先していることが示されています。これは、クラウドの迅速な導入という期待が、コストへの懸念によって覆い隠されてしまうことが多いことを示しています。[ 23 ]

サービスレベル契約

通常、クラウドプロバイダーのサービスレベル契約（SLA）は、あらゆる形態のサービス中断を網羅しているわけではありません。除外されるものとしては、計画メンテナンス、ネットワークの問題などの外部要因によるダウンタイム、設定ミスなどの人為的ミス、自然災害、不可抗力事象、セキュリティ侵害などが挙げられます。通常、顧客はSLAの遵守状況を監視する責任を負い、満たされていないSLAについては指定された期間内に請求を行う必要があります。SLAからの逸脱の計算方法はサービスによって異なる場合があるため、顧客はSLAからの逸脱の計算方法を認識しておく必要があります。これらの要件は、顧客にかなりの負担をかける可能性があります。さらに、SLAのパーセンテージと条件は、同じプロバイダー内のさまざまなサービス間で異なる場合があり、SLAが全くないサービスもあります。クラウドプロバイダーのハードウェア障害によるサービス中断の場合、通常、会社側は金銭的な補償を提供しません。代わりに、対象となるユーザーは、対応するSLAに記載されているクレジットを受け取る場合があります。[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

リーキーな抽象化

クラウドコンピューティングの抽象化はリソース管理の簡素化を目的としていますが、リーキーな抽象化は根本的な複雑さを露呈させる可能性があります。抽象化の質のばらつきは、クラウドベンダー、サービス、アーキテクチャによって異なります。リーキーな抽象化を軽減するには、ユーザーが利用するクラウドサービスの実装の詳細と制限を理解する必要があります。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

同じベンダー内でのサービスロックイン

同じベンダー内でのサービスロックインは、顧客がクラウドベンダー内の特定のサービスに依存するようになった場合に発生し、ニーズの変化に応じて同じベンダー内の代替サービスに切り替えることが困難になります。[ 33 ] [ 34 ]

セキュリティとプライバシー

クラウドサプライヤーのセキュリティとプライバシーに関する契約は、需要要件と規制に準拠している必要があります

クラウドコンピューティングでは、サービスプロバイダーがクラウド内のデータにいつでもアクセスできるため、プライバシーに関する懸念が生じます。誤ってまたは意図的に情報を変更または削除する可能性があります。[ 35 ]多くのクラウドプロバイダーは、法と秩序の目的で必要な場合は令状なしで第三者と情報を共有できます。これはプライバシーポリシーで許可されており、ユーザーはクラウドサービスを使用する前に同意する必要があります。プライバシーに対する解決策には、ポリシーと法律に加えて、データの保存方法に関するエンドユーザーの選択が含まれます。[ 35 ]ユーザーは、クラウド内で処理または保存されるデータを暗号化して、不正アクセスを防止できます。[ 35 ]アイデンティティ管理システムも、クラウドコンピューティングにおけるプライバシーの懸念に対する実用的な解決策を提供できます。これらのシステムは、許可されたユーザーと許可されていないユーザーを区別し、各エンティティがアクセスできるデータの量を決定します。[ 36 ]これらのシステムは、アイデンティティを作成および記述し、アクティビティを記録し、使用されていないアイデンティティを削除することで機能します。

クラウド・セキュリティ・アライアンスによると、クラウドにおける上位3つの脅威は、安全でないインターフェースとAPI、データ損失と漏洩、ハードウェア障害で、それぞれクラウド・セキュリティ障害全体の29%、25%、10%を占めています。これらは相まって、共通の技術脆弱性を形成しています。クラウド・プロバイダー・プラットフォームを複数のユーザーが共有している場合、異なる顧客の情報が同じデータサーバー上に保存されている可能性があります。さらに、 Emagined Securityの最高技術責任者であるユージン・シュルツ氏は、ハッカーがクラウドへの侵入方法を探すのに多大な時間と労力を費やしていると述べています。「クラウド・インフラには、悪意のある人物が侵入するための大きな穴を開けてしまう、真の弱点がいくつかあるのです」。数百、数千もの企業のデータが大規模なクラウド・サーバーに保存されるため、ハッカーは理論上、一度の攻撃で膨大な情報資産を掌握することが可能です。彼はこのプロセスを「ハイパージャッキング」と呼んでいます。この例としては、Dropboxのセキュリティ侵害や2014年のiCloudからの情報漏洩などが挙げられます。[ 37 ] Dropboxは2014年10月に侵入を受け、700万人以上のユーザーのパスワードがハッカーに盗まれ、ビットコイン（BTC）による金銭的価値の取得を狙われました。ハッカーはこれらのパスワードを入手することで、個人情報の読み取りや、検索エンジンによるインデックス化（情報の公開）が可能になります。[ 37 ]

データの法的所有権の問題があります（ユーザーがクラウドにデータを保存した場合、クラウドプロバイダーはそこから利益を得ることができるでしょうか？）。多くの利用規約では、所有権の問題については言及されていません。[ 38 ]コンピュータ機器を物理的に管理する（プライベートクラウド）方が、機器をオフサイトに設置し、他者の管理下に置く（パブリッククラウド）よりも安全です。これは、パブリッククラウドコンピューティングサービスプロバイダーにとって、安全なサービスの強固な管理体制の構築と維持を優先する大きな動機となります。[ 39 ] ITセキュリティの専門知識を持たない中小企業の中には、パブリッククラウドを利用する方が安全だと感じる企業もあります。エンドユーザーがクラウドサービスへのサインオン時に発生する問題を理解していないというリスクがあります（利用規約の何ページにも及ぶ内容を読まずに、「同意する」をクリックしてしまう人もいます）。これは、クラウドコンピューティングが普及し、インテリジェントパーソナルアシスタント（AppleのSiriやGoogleアシスタントなど）などの一部のサービスが動作するために必須となっている現在、重要な問題です。基本的に、プライベートクラウドは所有者の制御レベルが高く、より安全であると考えられていますが、パブリッククラウドはより柔軟性があり、ユーザーの時間と費用の投資が少なくて済むと考えられています。[ 40 ]

クラウドコンピューティングシステムに対する攻撃には、中間者攻撃、フィッシング攻撃、認証攻撃、マルウェア攻撃などがあります。中でも最大の脅威の一つは、トロイの木馬などのマルウェア攻撃と考えられています。2022年に行われた最近の調査では、トロイの木馬の注入方法がクラウドコンピューティングシステムに有害な影響を及ぼす深刻な問題であることが明らかになりました。[ 41 ]

域外データアクセス

CLOUD法により、米国当局はクラウドプロバイダーにデータを要求することが認められており、裁判所はプロバイダーが影響を受けるユーザーに通知することを禁止する非開示要件を課すことができます。[ 42 ]この枠組みは、国際協定に基づかない限り、外国の裁判所または行政命令に応じて個人データを転送することを制限している欧州一般データ保護規則（GDPR）第48条と法的に矛盾しています。その結果、欧州と米国の両方で事業を展開するクラウドサービスプロバイダーは、競合する法的義務に直面する可能性があります。[ 43 ]

ハーバード法と公共政策ジャーナルに寄稿したローラ・K・ドノヒュー氏によると、クラウドサービスプロバイダーは、外国情報監視法（FISA）第702条の対象となるより広いカテゴリーのサービスプロバイダーにも該当し、クラウドプロバイダーとその顧客に影響を与えていることが文書化されています。[ 44 ]

サービスモデル

オンプレミス、IaaS、PaaS、SaaSの比較
スタック内のレイヤーとして配置されたクラウドコンピューティングサービスモデル

米国国立標準技術研究所（NIST）は2011年に、インフラストラクチャ・アズ・ア・サービス（IaaS）、プラットフォーム・アズ・ア・サービス（PaaS）、ソフトウェア・アズ・ア・サービス（SaaS）の3つのクラウドサービスモデルを認定しました。[ 3 ]国際標準化機構（ISO）はその後、2023年に「ネットワーク・アズ・ア・サービス」、「コミュニケーション・アズ・ア・サービス」、「コンピューティング・アズ・ア・サービス」、「データストレージ・アズ・ア・サービス」を含む追加モデルを特定しました。[ 4 ]

サービスとしてのインフラストラクチャ (IaaS)

IaaS（Infrastructure as a Service）とは、物理コンピューティングリソース、ロケーション、データパーティショニング、スケーリング、セキュリティ、バックアップなど、基盤となるネットワークインフラストラクチャの様々な低レベルの詳細を抽象化するために用いられる高レベルAPIを提供するオンラインサービスを指します。ハイパーバイザーは仮想マシンをゲストとして実行します。クラウド運用システム内のハイパーバイザープールは、多数の仮想マシンをサポートし、顧客のさまざまな要件に応じてサービスをスケールアップまたはスケールダウンする機能を提供します。Linuxコンテナは、物理ハードウェア上で直接実行される単一のLinuxカーネルの分離されたパーティション内で実行されます。Linux cgroupと名前空間は、コンテナを分離、保護、管理するために使用される基盤となるLinuxカーネル技術です。コンテナを使用すると、ハイパーバイザーのオーバーヘッドがないため、仮想化よりも高いパフォーマンスが得られます。IaaSクラウドは、仮想マシンのディスクイメージライブラリ、rawブロックストレージ、ファイルまたはオブジェクトストレージ、ファイアウォール、ロードバランサー、IPアドレス、仮想ローカルエリアネットワーク（VLAN）、ソフトウェアバンドルなどの追加リソースを提供することがよくあります。[ 45 ]

NISTのクラウドコンピューティングの定義では、 IaaSは「消費者が任意のソフトウェア（オペレーティングシステムやアプリケーションを含む）を導入・実行できる環境」と定義されています。消費者は基盤となるクラウドインフラストラクチャを管理・制御することはできませんが、オペレーティングシステム、ストレージ、導入されたアプリケーションを制御できます。また、特定のネットワークコンポーネント（ホストファイアウォールなど）を限定的に制御できる場合もあります。」[ 3 ]

IaaSクラウドプロバイダーは、データセンターに設置された大規模な設備プールから、これらのリソースをオンデマンドで提供します。広域接続については、顧客はインターネットまたはキャリアクラウド（専用仮想プライベートネットワーク）のいずれかを利用できます。アプリケーションを展開するために、クラウドユーザーはオペレーティングシステムイメージとアプリケーションソフトウェアをクラウドインフラストラクチャにインストールします。このモデルでは、クラウドユーザーはオペレーティングシステムとアプリケーションソフトウェアにパッチを適用し、保守します。クラウドプロバイダーは通常、IaaSサービスをユーティリティコンピューティングベースで課金します。つまり、コストは割り当てられたリソースと消費されたリソースの数を反映します。[ 46 ]

サービスとしてのプラットフォーム（PaaS）

NISTのクラウドコンピューティングの定義では、Platform as a Serviceを次のように定義しています。[ 3 ]

消費者に提供される機能は、プロバイダーがサポートするプログラミング言語、ライブラリ、サービス、およびツールを使用して、消費者が作成または取得したアプリケーションをクラウドインフラストラクチャにデプロイすることです。消費者は、ネットワーク、サーバー、オペレーティングシステム、ストレージなどの基盤となるクラウドインフラストラクチャを管理または制御することはできませんが、デプロイされたアプリケーション、および場合によってはアプリケーションホスティング環境の構成設定を制御できます。

PaaSベンダーは、アプリケーション開発者に開発環境を提供します。プロバイダーは通常、開発用のツールキットと標準規格、そして配布と支払いのためのチャネルを開発します。PaaSモデルでは、クラウドプロバイダーは通常、オペレーティングシステム、プログラミング言語実行環境、データベース、ウェブサーバーを含むコンピューティングプラットフォームを提供します。アプリケーション開発者は、基盤となるハードウェアとソフトウェア層を直接購入して管理するのではなく、クラウドプラットフォーム上でソフトウェアを開発・実行します。一部のPaaSでは、基盤となるコンピュータとストレージのリソースがアプリケーションの需要に合わせて自動的に拡張されるため、クラウドユーザーは手動でリソースを割り当てる必要がありません。[ 47 ]

一部の統合およびデータ管理プロバイダーは、データの配信モデルとして PaaS の専用アプリケーションも使用しています。例としては、iPaaS (Integration Platform as a Service)やdPaaS (Data Platform as a Service)などがあります。iPaaS を使用すると、顧客は統合フローを開発、実行、管理できます。[ 48 ] iPaaS 統合モデルでは、顧客はハードウェアやミドルウェアをインストールまたは管理することなく、統合の開発と展開を推進できます。[ 49 ] dPaaS は、統合およびデータ管理製品を完全に管理されたサービスとして提供します。[ 50 ] dPaaS モデルでは、顧客ではなく PaaS プロバイダーが、顧客用のデータ アプリケーションを構築することにより、プログラムの開発と実行を管理します。dPaaS ユーザーは、データ視覚化ツールを通じてデータにアクセスします。[ 51 ]

サービスとしてのソフトウェア（SaaS）

NISTのクラウドコンピューティングの定義では、サービスとしてのソフトウェアを次のように定義しています。[ 3 ]

消費者に提供される機能は、クラウドインフラストラクチャ上で実行されるプロバイダーのアプリケーションを使用することです。アプリケーションは、Webブラウザ（Webベースのメールなど）などのシンクライアントインターフェース、またはプログラムインターフェースを介して、さまざまなクライアントデバイスからアクセスできます。消費者は、ネットワーク、サーバー、オペレーティングシステム、ストレージ、さらには個々のアプリケーション機能を含む基盤となるクラウドインフラストラクチャを管理または制御することはできません。ただし、ユーザー固有のアプリケーション構成設定は限定的に許可される場合があります。

SaaS（Software as a Service）モデルでは、ユーザーはアプリケーションソフトウェアとデータベースにアクセスできます。クラウドプロバイダーは、アプリケーションを実行するインフラストラクチャとプラットフォームを管理します。SaaSは「オンデマンドソフトウェア」と呼ばれることもあり、通常は従量課金制またはサブスクリプション料金で提供されます。[ 52 ] SaaSモデルでは、クラウドプロバイダーがクラウドにアプリケーションソフトウェアをインストールして運用し、クラウドユーザーはクラウドクライアントからソフトウェアにアクセスします。クラウドユーザーは、アプリケーションが実行されるクラウドインフラストラクチャとプラットフォームを管理しません。そのため、クラウドユーザー自身のコンピュータにアプリケーションをインストールして実行する必要がなくなり、メンテナンスとサポートが簡素化されます。クラウドアプリケーションは、他のアプリケーションとは異なり、スケーラビリティを備えています。これは、実行時にタスクを複数の仮想マシンに複製することで実現され、変化する作業需要に対応します。[ 53 ]ロードバランサーは、作業を複数の仮想マシンに分散させます。このプロセスはクラウドユーザーにとって透過的であり、ユーザーは単一のアクセスポイントしか認識しません。多数のクラウド ユーザーに対応するために、クラウド アプリケーションはマルチテナントにすることができます。つまり、どのマシンでも複数のクラウド ユーザー組織にサービスを提供できます。

SaaSアプリケーションの価格モデルは、通常、ユーザー1人あたりの月額または年額の定額料金であるため、[ 54 ]、ユーザーが追加または削除された場合はいつでも価格を拡張および調整可能になります。無料の場合もあります。[ 55 ]支持者は、SaaSにより、ハードウェアおよびソフトウェアの保守とサポートをクラウドプロバイダーにアウトソーシングすることで、企業がIT運用コストを削減できる可能性があると主張しています。これにより、企業はIT運用コストをハードウェア/ソフトウェアの支出や人件費から他の目標の達成に再配分できます。さらに、アプリケーションが集中的にホストされているため、ユーザーが新しいソフトウェアをインストールしなくてもアップデートをリリースできます。SaaSの欠点の1つは、ユーザーのデータをクラウドプロバイダーのサーバーに保存することです。その結果、データへの不正アクセスが発生する可能性があります。[ 56 ] SaaSとして提供されるアプリケーションの例としては、ゲームや、GoogleドキュメントやOffice Onlineなどの生産性ソフトウェアがあります。 SaaSアプリケーションは、クラウドストレージやファイルホスティングサービスと統合される場合があります。GoogleドキュメントはGoogleドライブと統合されており、Office OnlineはOneDriveと統合されています。[ 57 ]

サーバーレスコンピューティング

サーバーレスコンピューティングにより、顧客はアプリケーションコードやデータを提供するだけで、ハードウェアやソフトウェアリソースのプロビジョニング、展開、管理をすることなく、様々なクラウド機能を利用できます。ISO/IEC 22123-2:2023では、サーバーレスを、Infrastructure as a Service（IaaS）、Platform as a Service（PaaS）、Software as a Service（SaaS）とともに、より広義のクラウドサービスカテゴリに分類しています。注目すべきは、ISOではこれらの分類をクラウドサービスカテゴリと呼んでいるのに対し、米国国立標準技術研究所（NIST）ではサービスモデルと呼んでいることです。[ 3 ] [ 4 ]

デプロイメントモデル

クラウドコンピューティングの種類

「クラウドデプロイメントモデルとは、物理リソースまたは仮想リソースの制御と共有に基づいてクラウドコンピューティングを構成する方法を表します。」[ 4 ]クラウドデプロイメントモデルは、クラウド利用者とクラウドプロバイダー間のやり取りの基本的なパターンを定義します。実装の詳細やリソースの構成については詳細に規定していません。[ 4 ]

プライベート

プライベートクラウドとは、単一の組織のみのために運用されるクラウドインフラストラクチャであり、社内で管理されているか、サードパーティによって管理されているか、社内または社外でホストされているかは関係ありません。[ 3 ]プライベートクラウドプロジェクトを実施するには、ビジネス環境を仮想化するための多大な取り組みが必要であり、組織は既存のリソースに関する決定を再評価する必要があります。ビジネスの改善は可能ですが、プロジェクトのあらゆるステップでセキュリティ上の問題が発生し、深刻な脆弱性を防ぐために対処する必要があります。自己運営型データセンター[ 58 ]は一般的に資本集約的です。物理的な設置面積が大きく、スペース、ハードウェア、環境制御の割り当てが必要です。これらの資産は定期的に更新する必要があり、追加の資本支出が発生します。ユーザーは「依然として購入、構築、管理する必要がある」ため、実践的な管理の手間が省けるというメリットがなく、[ 59 ]本質的に「クラウドコンピューティングを魅力的なコンセプトにしている経済モデルが欠けている」という批判を受けています。[ 60 ] [ 61 ]

公共

クラウドサービスは、パブリックインターネット経由で提供される場合、「パブリック」とみなされ、有料サブスクリプションとして提供される場合もあれば、無料で提供される場合もあります。[ 62 ]アーキテクチャ的には、パブリッククラウドサービスとプライベートクラウドサービスの間に違いはほとんどありませんが、サービス（アプリケーション、ストレージ、その他のリソース）が複数の顧客によって共有される場合、セキュリティ上の懸念が大幅に高まります。ほとんどのパブリッククラウドプロバイダーは、顧客が従来のデータセンターとクラウド上のアプリケーションを安全にリンクできる直接接続サービスを提供しています。[ 63 ] [ 64 ]

ソリューションの機能性、コスト、統合と組織の側面、安全性とセキュリティなど、いくつかの要因が、企業や組織がパブリッククラウドかオンプレミスのソリューションを選択する決定に影響を与えています。[ 65 ]

ハイブリッド

ハイブリッドクラウドとは、パブリッククラウドとプライベートクラウドやオンプレミスリソースなどのプライベート環境を組み合わせたものです。[ 66 ] [ 67 ]これらは別個のエンティティでありながら結合されており、複数の導入モデルの利点を提供します。ハイブリッドクラウドは、コロケーション、マネージドサービス、または専用サービスをクラウドリソースに接続する機能も意味します。[ 3 ]ガートナーは、ハイブリッドクラウドサービスを、異なるサービスプロバイダーのプライベートクラウドサービス、パブリッククラウドサービス、コミュニティクラウドサービスの組み合わせで構成されるクラウドコンピューティングサービスと定義しています。[ 68 ]ハイブリッドクラウドサービスは、分離とプロバイダーの境界を越えるため、プライベートクラウドサービス、パブリッククラウドサービス、またはコミュニティクラウドサービスのいずれかのカテゴリに単純に分類することはできません。別のクラウドサービスとの集約、統合、またはカスタマイズによって、クラウドサービスの容量または機能を拡張できます

ハイブリッドクラウド構成には多様なユースケースがあります。例えば、組織は機密性の高い顧客データを社内のプライベートクラウドアプリケーションに保存し、そのアプリケーションをパブリッククラウド上でソフトウェアサービスとして提供されるビジネスインテリジェンスアプリケーションと相互接続する場合があります。[ 69 ]このハイブリッドクラウドの例では、外部から利用可能なパブリッククラウドサービスを追加することで、企業が特定のビジネスサービスを提供できる能力が拡張されます。ハイブリッドクラウドの導入は、データセキュリティとコンプライアンス要件、データに対する必要な制御レベル、組織が使用するアプリケーションなど、多くの要因に依存します。[ 70 ]

ハイブリッドクラウドのもう一つの例は、IT組織がパブリッククラウドのコンピューティングリソースを利用して、プライベートクラウドでは対応できない一時的な容量ニーズを満たすというものです。[ 71 ]この機能により、ハイブリッドクラウドはクラウドバースティングを用いてクラウド間のスケーリングを行うことができます。[ 3 ]クラウドバースティングとは、アプリケーションがプライベートクラウドまたはデータセンターで実行され、コンピューティング容量の需要が増加するとパブリッククラウドに「バースト」するアプリケーション展開モデルです。クラウドバースティングとハイブリッドクラウドモデルの主な利点は、組織が追加のコンピューティングリソースを必要なときにのみ支払うことです。[ 72 ]クラウドバースティングにより、データセンターは平均的なワークロードをサポートする社内ITインフラストラクチャを構築し、処理需要の急増時にはパブリッククラウドまたはプライベートクラウドのクラウドリソースを使用することができます。[ 73 ]

コミュニティ

コミュニティクラウドは、共通の懸念事項（セキュリティ、コンプライアンス、管轄など）を持つ特定のコミュニティに属する複数の組織間でインフラストラクチャを共有します。社内で管理されているかサードパーティによって管理されているか、社内でホスティングされているか社外でホスティングされているかに関係なく、パブリッククラウドと比較してコストはより少ないユーザー（ただしプライベートクラウドよりは多い）に分散されます。その結果、クラウドコンピューティングの潜在的なコスト削減は一部しか実現されません。 [ 3 ]

マルチクラウド

ISO / IEC 22123-1によると、「マルチクラウドとは、顧客が2つ以上のクラウドサービスプロバイダーが提供するパブリッククラウドサービスを利用するクラウド展開モデルである」とされています。   [ 74 ]ポリクラウドとは、各プロバイダーが提供する特定のサービスを活用する目的で複数のパブリッククラウドを使用することを指します。マルチクラウドとは異なり、柔軟性を高めたり障害を軽減したりすることを目的として設計されているのではなく、組織が単一のプロバイダーでは実現できない以上の成果を達成できるようにするために使用されます。[ 75 ]

市場

インターナショナル・データ・コーポレーション（IDC）によると、クラウドコンピューティングサービスへの世界の支出は7060億ドルに達し、2025年までに1.3兆ドルに達すると見込まれています。[ 76 ]ガートナーは、パブリッククラウドサービスのエンドユーザー支出が2023年までに全世界で6000億ドルに達すると予測しています。 [ 77 ]マッキンゼー・アンド・カンパニーのレポートによると、クラウドのコスト最適化手段と価値指向のビジネスユースケースにより、2030年にはフォーチュン500企業全体で1兆ドル以上のランレートEBITDAが獲得できると予測されています。[ 78 ]ガートナーによると、2022年には1.3兆ドルを超える企業のIT支出がクラウドへの移行によって危機に瀕しており、2025年にはほぼ1.8兆ドルにまで増加するとされています。[ 79 ]

欧州委員会の2012年の報告書では、クラウドコンピューティング市場の発展を阻害しているいくつかの問題が特定されている。[ 80 ]：第3節

このコミュニケーションでは、クラウドコンピューティングサービスの公正かつ効果的な市場の発展を支援するために欧州委員会が実施することを提案した一連の「デジタルアジェンダ行動」が提示された。[ 80 ]：6～14ページ

クラウドコンピューティングベンダー

2025年現在、市場シェアで最大のクラウドコンピューティングプロバイダー3社は、一般的にハイパースケーラーと呼ばれ、Amazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure、Google Cloudです。[ 81 ] [ 82 ]これらの企業は、広範なインフラストラクチャ、幅広いサービス提供、そして拡張性により、世界のクラウド市場を支配しています

近年、組織はハイパースケーラーとは異なる専門的なサービスを提供する代替クラウドプロバイダーを採用するケースが増えています。これらのプロバイダーは、コストの削減、コストの透明性と予測可能性の向上、データ主権の強化（特にEUなどの地域において、一般データ保護規則（GDPR）などの規制を遵守するため）、地域の規制要件への適合強化、業界特化型サービスといったメリットを提供する場合があります。[ 83 ]

代替クラウドプロバイダーは、多くの場合、マルチクラウド戦略の一環として活用されます。マルチクラウド戦略では、組織はハイパースケーラーと専門プロバイダーの両方から提供される複数のクラウドサービスを活用し、パフォーマンス、コンプライアンス、コスト効率を最適化します。しかし、代替クラウドプロバイダーの提供するサービスは通常、より専門的であるため、必ずしもハイパースケーラーの直接的な代替となるわけではありません。[ 83 ]

類似の概念

クラウドコンピューティングの目標は、ユーザーがそれぞれの技術について深い知識や専門知識を必要とせずに、これらすべての技術のメリットを享受できるようにすることです。クラウドはコストを削減し、ユーザーがITの障害に邪魔されることなくコアビジネスに集中できるようにすることを目指しています。[ 84 ]クラウドコンピューティングを実現する主な技術は仮想化です。仮想化ソフトウェアは、物理的なコンピューティングデバイスを1つ以上の「仮想」デバイスに分割し、各デバイスはコンピューティングタスクを実行するために簡単に使用および管理できます。オペレーティングシステムレベルの仮想化により、基本的に複数の独立したコンピューティングデバイスからなるスケーラブルなシステムが作成され、アイドル状態のコンピューティングリソースをより効率的に割り当てて使用できます。仮想化は、IT運用の高速化に必要な俊敏性を提供し、インフラストラクチャの利用率を高めることでコストを削減します。自律コンピューティングは、ユーザーがオンデマンドでリソースをプロビジョニングできるプロセスを自動化します。ユーザーの関与を最小限に抑えることで、自動化はプロセスを高速化し、人件費を削減し、人的エラーの可能性を低減します。[ 84 ]

クラウドコンピューティングは、ユーティリティコンピューティングの概念を用いて、利用されるサービスのメトリクスを提供します。クラウドコンピューティングは、他のグリッドコンピューティングモデルにおけるQoS（サービス品質）と信頼性の問題を解決しようとします。[ 84 ]

クラウド コンピューティングは次のような特徴を共有しています。

参照

注記

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参考文献

ウィキメディア・コモンズの クラウドコンピューティング関連メディア

Wikiquote にはクラウド コンピューティングに関する引用があります。
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